5 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ» (МГРИ) Факультет технологии разведки и разработки Кафедра механизации, автоматизациии энергетики сорных и геологоразведочных работ КУРСОВАЯ РАБОТА Подисциплине: Теплотехника На тему: Расчет рекуперативного теплообменника Вариант ** Выполнил: студент группы ГД-** (шифргруппы) Иванов Иван Иванович (Ф.И.О) (подпись, дата) Руководитель: ассистент (должность) Адамова Людмила Станиславовна (Ф.И.О) (оценка) (подпись, дата} Москва, 2023 г. 5 МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГБОУ ВО «РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ» (МГРИ) Факультет технологии разведки и разработки Кафедра механизации, автоматизации и энергетики,горных и геологоразведочных работ ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ по дисциплине: Теплотехника на тему: Расчёт рекуперативного теплообменника ВЫДАНО студенту Иванову Ивану Ивановичу группы ГД-** Краткое содержание работы: Провести конструктивный тепловой расчет /водо-водяного'рекуперативного теплообменника для подогрева подпитывающей воды котельной установки. Вычертить эскиз общего вида, указать на нём габаритные размеры теплообменника, нанестинараметры теплоносителей и схему их движения. Составить техническую характеристику теплообменного аппарата с указанием его конструктивных и технических параметров (тепловой нагрузки, температур и расходов теплоносителей, площади, длины, диаметра труб и их числа). Исходные данные: Температура, — первичноголеплоносителя на входев теплообмённикТ,=95°С; Температура вторичного, теплоносителя на входе в теплообменник 11= 5°С; 3. Температура вторичного теплоносителя на выходе из теплообменника ь=50°С; 4. Расход вторичного теплоносителя М›=1,6 Рекомендуемая литература: М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин Теплотехника и техническая термодинамика: учебное пособие. — Рязань: Издательство ООО «Полиграфия», 2017. — 166с. Руководитель: — Ассистент Адамова Людмила Станиславовна (должность) (подпись) (Ф.И.О.) Задание принял к исполнению: студент Иванов Иван Иванович (подпись) (Ф.И.О.) Решение 1. Примем температуру воды на выходе из теплообменника первичного теплоносителя Т2 = 65 °С и определим среднюю температуру Тер, 1ср и перепад температуры в теплообменнике АТ, АЦ. Тор = 0.5(Т, + 75) = 0.5 + (95 + 65) = 80 °С; АТ = Т, —Т, = 95 — 65 = 30 °С; ‘ср = 0.56, + 6) = 0.5 + (5 + 50) = 27.5 °С; Аб= 65 — 6, = 50 — 5 = 45 °С. 2. Зная массовый расход вторичного ‘теплоносителя, определим тепловую нагрузку, используя уравнение теплового баланса: 0 = с„МоАх, где с, = 4179 Дж/кг °С (при, = 45 °С) 0 = 4,179 * 1,6 * 45 = 300,89 кВт! 3. Зная тепловую нагрузку,

---

определим массовый расход первичного теплоносителя, используя уравнение теплового баланса: при с»=4174 Дж/кг °С (при АТ = 30,°С) 0 300,89 кг М, = = = 2, — с,АТ 4,174 * 30 4. Определим площадь сечения водяного (первичного теплоносителя), приняв скорость движения воды по трубам 01 = 0.25 м/с: и ‚. 7 = — где У, — объемный расход первичного теплоносителя; Эт При Р:1 = 971,8 кг/м? — плотность воды при Тр (Рекомендации из таблицы 1.3 стр. 162 ‘учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) М, 2,4 м? И, = — = — — = 0,0025 — р1 971.8 Га и, 0,0025 001 м? = — = = › М ОЙ 0,25 5. — Задаем диаметр стальных труб а, = 0,022 м с толщиной стенки 6 = 0,004 м, т.е. внутренний диаметр вн = 0,018 м и определяем число труб. 4 * 7 4 * 0,01 п = = = 39,30. л* а, п * 0.017? Принимаем число трубок, размещенным по концентрическим окружностям, равное п — 37. (Рекомендации из таблицы 1.1 стр. 22 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) 6. — Определяем диаметр теплообменника: р = р' + а, + 2К, Где О' - относительный диаметр. Для определения воспользуемся а” 6 (Рекомендации из таблицы 1.1 стр. 22 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Нолиграфия». 2017. — 166с.); $ - шаг трубок, 5 > а, + (6 = 10)мм; 5 = 0,022 + 0,008 = 0,03 м Тогда О’ = 5 * 6 = 0,03% б= 0,18 м, К — расстояние от края трубок до, кожуха теплообменника, примем К = 0,01 м; р = р' + а, +2К = 0,18 + 0,022 + 2 * 0,01 = 0,222 м 7. — Определим площадь сечение межтрубного пространства: уГя уГя АЕ = 10° — п * 02),= т (0,222° — 37 * 0,022°) = 0,0246 м? 8. — Определим скорость движения воды в межтрубном пространстве: при ро = 996,374 кг/м® — плотность воды при {ср (Рекомендации из таблицы 1.3 стр. 162 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) М) = 1,6 кг/с (см. п.2) М, 1,6 *рэ*А/ 996,374 + 0,0246 м (Й = 0,065 — (© 9. Рассчитаем величину критерия Рейнольдса для первичного и вторичного теплоносителей: ® — Первичный теплоноситель пе, < 14 _ 0,25 + 0,018 @ = 037 + 10-6 = 121632; Где у: = 0,37 * 10°, м/с — коэффициент кинематической вязкости при средней температуре жидкости Тр (Рекомендации из таблицы 1.3 стр. 162 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) ® — Вторичный теплоноситель из * 4, — 0,065 + 0,03 у, 0,85 * 1076 Ве, = = 2294; Где м› = 0,85 * 10°, м’/с — коэффиЦиент кинематической вязкости При средней температуре жидкости Тр (Рекомендации из таблицы 1.3‚стр. 162 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов еплотехникайи техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) _` 44) — 20,0246 4. — эквивалентный диаметр, а. = ——— — =0,03 м Р.М 3,25 где Р.м — смачиваемый периметрмежтрубного пространства: Ру = п(О + акт) = п(0,222 + 0,022 * 37) = 3,25 м 10. Определим режим течения теплоносителей и расчетные формулы критерия Нуссельта! Ве, = 12162 > 10*

---

режим движения воды турбулентный, критерий Нуссельта определяем по формуле 1.4 (Рекомендации из таблицы 1.1 стр. 159 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косъянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) Ве, = 2294 < 2300 режим движения воды ламинарный, для уточнения режима движения воды рассчитываем критерий (СтРг)о. * с. — о) * а3 (стРт), = © обе — ж) ® + Рто, Где 6 = бр = 27,5 °С; в = 6 + А6= 27,5 + 52,14 = 79,64 °С; где Ас - логарифмический перепад температур на теплообменнике. Принимаем (т; —65)-(т,-& (95—50)-(65—5 й бана = ®5ОЕСРЯ = 52,14 °С. Пт т 65-5 Тогда бо = 0.5(6,к + &) = 0.5 * (27,5 + 79,64) = 53,57 °С - определяющая движение в противотоке, тогда АЕ = температура. Значения коэффициентов и критерия Прандтля принимаются при определяющей температуре (Рекомендации из таблицы 1.3 стр. 162 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) Во = 4,8499 * 10'* 1/°С — температурный коэффициент объемногодурасширения воды, Рго = 3,35365 — критерий Прандтля, 2 \о = 0,53144 * 1076 — — коэффициент кинематической, вязкости воды. Тогда * с. — одта3 (стРт)о — К Во С - ий Э * Рто ЧЁ Уо0 _— 9,81+4,8499*107%(79,64—27,5)*0,0293+3,35365 (0,53144+10—6)2 =\75,07 * 10°; Т.к. (СРг)0 > 106 — режим движения воды вязкостно-гравитационный, в качестве расчетной формулы для определения критерия Нуссельта для воды возьмем формулу 1 для горизонтальной трубы (Рекомендации из таблицы 1.1 стр. 159 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.). 11. Определяем коэффициенты теплоотдачи е Ми, = 0.023 + Ве?® * Рг)* = 0,023 * 12162°8 + 2,25°4 = 58,97 Где Рг = 2,5 — критерий Прандтля для воды. Принятый при Т.р- Ми1^4ка | 58,97 * 0,675 Вт = = = 2211,375 — —— а вн 0,018 м? * °С Вт Где Ла = 0,675 ес коэффициент теплопроводности, принятый при Тр. @1 » Ми» = 0,8 + (Рео * ®)” * (СтРу)$ (5), Критерий Пекле: тэ*а 0,065+0,03 Рео = —— = — = 12310,6; бо 15,84+10—8 2 Где ао = 15,84 + 1078 -— — коэффициент температуропроводности, принятый при 1. Примем длину теплообменника 1 = 3,75 м, Ню Ис — коэффициенты динамической ВЯЗКОСТИ ВОДЫ (Рекомендации из таблицы 1.1 стр. 159 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. ГоловинЭРязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.) иж = 851,75 * 107° Па; ис = 355 * 107° Па. 0.4 «10-6 0.4 Ми» = 0,8 + (12310,6 + оо) + (75,07 + 10°)°-! + (Е) =3и,77; 3,75 355*10 — МизжАуо _ 34,77+0,613 — Вт ‚ = Мне = ВРТОЕЕ = 710,467, Вт № Где Ло = 0,613 чес” коэффициент теплопроводности принятый при ‘ср. м* 12. Определим коэффициент, теплопередачи: 1 1 К-т ва, 101 (0008) _ 1 — 515,542 оС обла Га, 2211375 "750 710,67 Где дот —

---

толщина стенки трубы, бот = 0,004 м; Лт — коэффициент теплопроводности стали, Лст = 50 Вт/м °С. 13. »Определим площадь теплообмена: 0 300,89 * 103 Е = = = 10,89 м? КжАЕ 515,54 к 53,57 РОМ 14. Рассчитаем длину труб теплообмена: Е 10,89 [= = 4,26 м п*а, *п пл + 0,022 + 37 Рассчитаем погрешность: 4,26 * 100 116% 375 | 113,6% — 100% = 13,6 % Как видно из расчета погрешность длинны не превышает 20%, следовательно, её корректировка не приведет к существенным изменениям результата. Проверочный результат 15. Определим водяные эквиваленты теплоносителей: = 4195 ДЖ Тс = 80 °С с, = кг °С (при ср ) Ж = 4176 Тсо = 27,5 °С С кг °С, (при ср › ) в Первичный теплоноситель И/; = с) * М, = 4,195 *2,4 = 10,07 т Вторичный теплоноситель И’, = с» * Мое 4,176 * 16= 6,68 <= 16. Отношение водяных эквивалентов: И, (10,07 | И, 6,68 7 1%) Га 10,89 К + — = 515,54. + — ———= = 0,56 И, 10,07 + 103 Определим значение коэффициента 7, (Рекомендации из таблицы 1.4 стр. 163 учебного пособия для студентов геологоразведочных вузов Теплотехника и техническая термодинамика / М.В. Меркулов, В.А. Косвянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин; Рязань: Издательство ООО «Полиграфия». 2017. — 166с.), 7, =0,3312 17. Проверка выбранных температур: Т, = Т, — (Г) =) 7 = 95 — (95 — 5) * 0,3312 = 65,192 °С со =, + (Г, =) оао = 5 + (95 — 5) * 0,3312 * 1,5 = 49,712 °С Принятое в расчете произвольное значение температуры То не отличается более, чем на 20% от полученных в проверочном расчете, поэтому расчет теплообменника выполнен верно. Конструктивные размеры теплообменника и его основные параметры —— Г — не 12 Т.Г Т1 Ш = Е = =. ый | [72 Э М + < Ш Ээ о Вода - т ня р 3 г Й тах ‚СТВоле 1. Тепловая мощность теплообмена; кВт 300,89 2. Площадь теплообмена, м 10,89 3. Расходы теплоносителей (вода), кг/с - первичного 2,4 -вторичного 1,6 4. Температурана входе ГО, °С - первичного ТН 95 - вторичного ТН 5 5. Температура на выходе ТО, °С -первичного ТН 65 - вторичного, ТН 50 6. Число труб, шт 37 7. Наружный диаметр труб, мм 22 8. Толщина стенки труб, мм 4 9. Габаритные размеры, мм 4700*225 Список литературы 1) М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, А.Ю. Башкуров, С.В. Головин Теплотехника и техническая термодинамика: учебное пособие. — Рязань: Издательство ООО «Полиграфия», 2017. — 166с.

---

Смотрите также файлы

• Тема Культурное пространство в 30е гг. "Коммуналка".docx

• 1 Куликовская битва.docx

• Вопросы по теме Кинетическая и потенциальная энергия.docx

• Химические методы воздействия на призабойную зону пласта.ppt

• 4. Поа ас.pdf